Поддержание выходного напряжения LM2596 переключателем

Я моделирую стабилизатор напряжения постоянного тока LM2596, чтобы дать мне 5-вольтовый выход при нагрузке 5 Ом (1 ампер). Схема показана ниже:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

В моем моделировании после переключения переключателя после того, как LM2596 достиг стабильного напряжения, напряжение нагрузки после переключателя подскочило примерно до 6,6 В, а затем стабилизировалось примерно до 4,968 В. Я пытаюсь смягчить этот всплеск, добавив конденсатор и стабилитрон перед переключателем, чтобы поддерживать напряжение нагрузки примерно на уровне 5 вольт. Без D3 и только C5 оно подскакивает до 5,5 В, прежде чем стабилизироваться до 4,968 В, а с D3 и C5 вместе оно снижается до 5,04 В и стабилизируется до 4,965 В за миллисекунды. Является ли это хорошим методом «стабилизации» напряжения нагрузки при использовании регулятора и переключателя? Каковы некоторые недостатки использования стабилитрона в этом методе?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Модель SPICE, которую я использую в своих симуляциях, представляет собой регулируемый регулятор, который я установил на 5 В с помощью делителя напряжения, но микросхема, которую я планирую использовать, имеет фиксированное выходное напряжение 5 В. Это то, что я показываю на своей схеме, регулятор фиксированного напряжения.

РЕДАКТИРОВАТЬ: я основываю свою схему на рекомендованной TI схеме, стабилизаторе фиксированного выходного напряжения. Изображение ниже, но я использовал инструмент webbench от TI, чтобы получить значения, показанные на моей схеме выше.

Рекомендуемая схема

РЕДАКТИРОВАТЬ: Ниже приведено моделирование выходного сигнала постоянного тока на нагрузке. Используя вход 15 В, я смоделировал четыре различных варианта LM2596. На первом графике показаны компоненты, рекомендованные в таблице данных, в то время как на трех других показаны компоненты, предлагаемые Webbench с и без постпульсирующего фильтра, а также с небольшим конденсатором 10 нФ на нагрузке на последнем графике.

введите описание изображения здесь

??? перед установкой на 5,968 В ???
@Andyaka Andyaka Извини, мой плохой. Починил это. Опечатка.
Можете ли вы добавить формы волны, чтобы увидеть, что происходит?

Ответы (2)

Является ли это хорошим методом «стабилизации» напряжения нагрузки при использовании регулятора и переключателя?

Все ваши проблемы связаны с дополнительным LC, который вы добавили, а именно с L2 и C4+C5. Вместе они превращают фильтр нижних частот в гиперрезонансную настроенную схему, которая резонирует на частоте 3,85 кГц и имеет добротность почти 70. Любое скачкообразное изменение нагрузки вызовет значительные проблемы со звоном и перенапряжением на выходе.

Кажется, вы идете по дороге, настраивая паука, чтобы поймать муху, а затем посылая птицу, чтобы поймать паука. Вам нужно сделать шаг назад и понять, почему вы ввели L2.

Кстати, не пытайтесь использовать это в контуре обратной связи переключающего чипа, потому что вы просто сделаете осциллятор.

Спасибо за ваш ответ. L2 и C4 являются частью дополнительной схемы постпульсирующего фильтра, предложенной TI. Я ввел его, чтобы уменьшить пульсации на выходе, но, учитывая то, как вы сказали, что это может быть частью проблемы, я запускаю некоторые симуляции, чтобы увидеть, лучше ли предложенная TI схема, чем то, что я использую.
Я провел еще несколько тестов с упомянутым дополнительным фильтром пульсаций и без него, и кажется, что добавление фильтра сглаживает напряжение на выходной нагрузке, уменьшая напряжение пульсаций на выходе. Без этого фильтра при номинальном напряжении 5 В выходное напряжение колеблется между 4,23 и 5,28 В. С фильтром оно снижается до
Извините, нажал не ту кнопку. С фильтром выходное напряжение подскакивает до 6,53 В, но через 1,3 мс падает до 4,97–4,96 В. Возможно, это моя модель SPICE, но известен ли фиксированный LM2596 пульсациями напряжения на выходе? Кроме того, что ты собирался сказать в конце там?
Как странно. Может быть, это была мошенническая фраза, которую я начал, но она затерялась по ходу дела.
Пульсации напряжения являются характеристикой понижающих стабилизаторов, как и любых импульсных стабилизаторов.
Я опубликовал свою схему моделирования, показав сравнение между исходными рекомендуемыми значениями в таблице данных и тем, что было рассчитано с помощью инструмента Webbench от TI. Вы можете видеть на 2-м и 3-м графиках, как пульсирующий фильтр имеет значение, хотя эти графики используют значения из инструмента webbench TI. Что я пытаюсь уменьшить, так это внезапный всплеск из-за переключателя, как показано, когда переключатель включается.
Эти сигналы выглядят как сигналы запуска - можете ли вы объяснить, какова была роль переключателя нагрузки - был ли он замкнут все время или замыкался только в той точке, где сигналы должным образом начинаются? Или осциллограммы показывают общую реакцию на включение при постоянно замкнутом выключателе нагрузки?
Переключатели сначала были разомкнуты, и они закрываются, когда время моделирования достигает определенного времени, здесь 2 мс (произвольно). Я дал ИС некоторое время, чтобы подняться до устойчивого напряжения, а затем ввел нагрузку. Осциллограммы показывают выходное напряжение нагрузки за все время моделирования, начиная с t=0. Таким образом, у вас есть выход 0 В до t = 2 мс, когда переключатель замыкается.
Хорошо, вам может понадобиться ускоряющий конденсатор на резисторе обратной связи (3,065 кОм). Попробуйте для начала 10 пФ, а затем оно должно начать постепенно улучшаться. Это не займет много времени на вашем симе.
Спасибо. Этот конденсатор на обратной связи ускорил процесс. Запустив еще несколько симов и заменив некоторые части, я начинаю думать, что дополнительный фильтр все портит, как вы и сказали. Замена этого диода и увеличение выходного конденсатора имеет большое значение. Вопрос, который меня сейчас беспокоит: насколько гибок выбор деталей? Изменения, которые я вношу, идут вразрез с тем, что рекомендует TI, но они работают в симуляции, и это связано со стоимостью и размером. Обязательно ли это проблема при проектировании с понижающими регуляторами?
Проблема в том, что часть TI была разработана National Semiconductor, и TI выкупила их, вероятно, почти десять лет назад, и, конечно, вокруг может быть много противоречивого материала. Существуют лучшие регуляторы с улучшенным напряжением пульсаций, потому что они работают на более высоких скоростях переключения. Эй, 2596 был королем в свое время, и я был очень рад использовать их в конце 80-х/90-х.
Спасибо за ваш ответ. Думаю, я просто слишком беспокоюсь о том, чтобы выбрать неправильные части и сделать свои усилия напрасными, хотя я предполагаю, что это происходит из-за того, что территория является первым наброском и все такое. Симуляция выглядит сносно для моих нужд, так что, возможно, сейчас она сработает. Я не знал, что эта часть настолько старая.
вот техпаспорт Nat semi 2002 года, но в более раннем виде, в виде закрепленного на булавках, он крутился где-то в середине 90-х, если не раньше. Линейка «простых переключателей» National Semiconductor началась в 1990 году — я только что проверил — так что вы используете технологию 30-летней давности с, возможно, некоторыми улучшениями. Я не шучу (как я бы, конечно, сделал, если бы кто-то предложил использовать операционный усилитель LM741), но в течение 30 лет будет хорошая и плохая информация. Если вы довольны моделью И она работает, используйте ее. Вы пробовали 10 пФ?
Да, добавление конденсатора 10 пФ между обратной связью и выходом (параллельно с резистором обратной связи в моей симуляции, который не 1 кОм) помогло моей симуляции, ускорив процесс. Спасибо за это, хотя в идеале я буду использовать версию с фиксированным напряжением 5 В, поэтому я бы просто напрямую подключил выходной контакт к контакту обратной связи, как в техническом описании. Я пошел с ним, так как он, казалось, соответствовал моим потребностям в качестве источника питания, и это было доступно.

Вам определенно нужны конденсаторы большей емкости на входе. Начните со 100 мкФ и посмотрите, насколько это поможет, затем 220 мкФ, затем 470 мкФ.
Ваш C3 тоже кажется маленьким.
Наконец, вы должны брать обратную связь с выхода (на С4), а не перед ним.

РЕДАКТИРОВАТЬ: я перечитал часть вашего вопроса и понял, что пропустил часть о переключении, вызывающем проблему. ДОХ!
Попробуйте добавить небольшой конденсатор (например, от 100 нФ до 10 мкФ, посмотрите, какой диапазон значений работает) на выходе ПОСЛЕ переключателя, СЛЕДУЮЩИЙ за нагрузкой. Я подозреваю дребезг переключателя/контакта и индуктивность проводов.

Кроме того, вам не следует слишком зацикливаться на симуляциях, так как они часто показывают проблему, которой нет в реальной схеме, или упускают проблему, которая ЕСТЬ в реальном мире.

Спасибо за ваш ответ. Я основывал свою схему на рекомендованной TI компоновке, значения которой были выбраны благодаря инструменту TI webbench. Думаю, я понимаю, что вы имеете в виду, когда говорите о выводе на С4, и я проведу несколько симуляций, чтобы посмотреть, как это изменит ситуацию.
Я провел несколько симуляций, основанных на том, что вы сказали, и, учитывая обратную связь на C4, выходное напряжение колебалось от 4,996 В до 5,09 В. Взятие выхода на C3 дало более плавный выход (почти без колебаний) около 4,97 В. Регулировка значения C3 с учетом моих текущих значений, кажется, вызывает искажение на выходе, даже когда я увеличиваю его до большего значения.
Только что я перечитал часть вашего вопроса и понял, что пропустил часть о переключателе, вызывающем проблему. ДОХ! Попробуйте добавить небольшой конденсатор (например, от 100 нФ до 10 мкФ, посмотрите, какой диапазон значений работает) на выходе ПОСЛЕ переключателя, СЛЕДУЮЩИЙ за нагрузкой. Я подозреваю дребезг переключателя/контакта и индуктивность проводов.
Я опубликовал свою схему моделирования, показав сравнение между исходными рекомендуемыми значениями в таблице данных и тем, что было рассчитано с помощью инструмента Webbench от TI. Результаты при добавлении конденсатора 10 нФ на выходе показаны на последнем графике. Казалось, что это имело незначительный эффект, если смотреть с частями раньше.
10 нФ очень мало для схемы на 1 А, но эффект ощутимый. Попробуйте 100 нФ, 1 мкФ и 10 мкФ. Также важно, какой тип/химию конденсатора вы используете при более высоких значениях. Электролиты работают медленно, а керамика может звенеть, поэтому вы также можете комбинировать керамику 100 нФ-1 мкФ с электролитом 10 мкФ. Наконец, попробуйте увеличить C4 или Cout до 470 мкФ и запараллелить его с керамическим 0,1-1 мкФ. Вы часто будете видеть до 3 или даже 4 конденсаторов разной емкости, соединенных параллельно, чтобы предотвратить звон, а также потому, что они имеют разные импульсные и высокочастотные характеристики.
Поддержание выходного напряжения LM2596 переключателем
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v